劉復焜

（福建省196 地質大隊 福建漳州 363007）

0 引言

福建是個貧煤的省份，研究煤礦地質構造對煤層厚度及形態(tài)的影響意義重大。龍?zhí)睹旱V是目前福建煤電公司僅有的兩個在產(chǎn)煤礦之一，煤礦的經(jīng)濟效益和安全生產(chǎn)對公司的生存與發(fā)展關系非凡。多年來，前人對龍永煤田在構造成因、構造控煤等方面的研究取得一系列成果［1-4］，對礦井找煤及延長礦井服務年限貢獻巨大，但對龍?zhí)睹旱V的構造控煤研究不多。本文在前人研究的基礎上，對龍?zhí)睹旱V的構造特征進行分析，試圖對其成因和控煤規(guī)律有個較為全面的總結，從而為煤礦生產(chǎn)和尋找富煤區(qū)提供理論依據(jù)。

1 礦井地質構造特征

龍?zhí)睹旱V位于龍巖山字型構造弧新華廈系第二隆起帶，撫市向斜的北翼。礦井中井田總體為一向東南方向傾伏的復式背向斜構造，斷層總體為傾向斷層，井田內主要有F6、F10斷層。其礦井構造概況如圖1。

圖1 龍?zhí)睹旱V構造綱要圖

1.1 褶曲構造

礦井一號背斜軸向130°，軸面產(chǎn)狀220°∠75°；延伸1 650 m，傾伏方向128°，傾伏角23°～25°。在一號背斜東翼為單斜，而在西翼又出現(xiàn)次一級的背斜，形態(tài)與一號背斜相近。由于次一級背向斜出現(xiàn)，造成1 號背斜軸部至次一級背斜軸之間煤層扭曲，斷裂發(fā)育，對煤層破壞很大。

1.2 斷裂構造

礦井內落差大于30 m 的斷層有13 條，按其特征分四組：第一組F4、F6、F40、F58、F0、FⅡ-1等組成傾向南西，性質為正斷層；第二組由F3、F9組成傾向南東，性質為平移逆斷層，其成因與花崗巖漿上升中伴隨的不均勻的側向擠壓力有關，在北東向擠壓力作用之下，使礦井向西南推移，形成F3、F9剪性斷層，礦井中F3、F9沿斷層面相對于西井田的F4、F6來看有300 m～400 m的平距。在推移中，同時形成了一號背斜；第三組有F10及其分支F24、F39等組成，性質為逆斷層，走向基本平行一號背斜軸。由于受到擠壓，伴生有很小的倒轉褶曲并且有輝綠巖脈、巖墻等；第四組由F11、F32等屬于次一級構造，同時在F10、F9、F6以及一號背斜軸附近，斷距小于10 m 的斷裂相當發(fā)育。龍?zhí)睹旱V井田落差大于30 m 的主要斷層見表1。

表1 龍?zhí)睹旱V主要斷層特征表

（1）F0滑脫斷層。F0斷層出露于礦區(qū)西北部，走向延伸長度2 850 m。斷層面起伏較大，靠西北地表傾角45°，中部變緩僅14°，往東南深部變陡至40°。斷層的上盤地層發(fā)生了較強的褶曲，而靠西北部的一段地層，斷層較為發(fā)育，斷距大于30 m的斷層達11 條，其中9 條為正斷層。F0斷層的下盤，構造簡單，既無褶曲，斷層亦較少。從地表控制的F0斷層露頭點來看，破碎帶明顯，一般寬50 cm～80 cm，破碎帶中的灰?guī)r、硅質巖、角礫和煤泥、構造泥混合組成，較松散，具強透水性。

（2）F9推覆斷層。F9推覆構造發(fā)生在燕山晚期，斷層面呈舒緩波狀，具有壓性斷層的特征，走向大致南北、傾向南東，淺部斷層面較陡，深部變緩。該斷層使童子巖組一段覆于三段之上，在背斜處破壞了童子巖組一段下部地層，致使主要可采煤層斷失。斷層帶上下界面清楚，且有波狀起伏，上下地層均無明顯的地層牽引及拖曳現(xiàn)象，說明其形成過程中的應力性質應屬于壓扭性的剪應力作用，斷層帶具備了上盤、下盤之間滾動和滑動運動的方式，進而促成了上盤、下盤產(chǎn)生較大規(guī)模的相對推覆運動，卻沒有顯著的牽引和拖曳現(xiàn)象。

2 煤層特征

2.1 含煤地層

龍?zhí)睹旱V的含煤地層為童子巖組一段和三段，地層由老到新依次為棲霞組、文筆山組、童子巖組、翠屏山組及大隆組。童子巖組厚度892 m，三分性明顯，自下而上劃分為第一段、第二段及第三段。其中第一、三段含煤，第二段不含煤。

第一段：底界以Ⅰ標為界，下伏文筆山組，頂部以Ⅱ標為頂面，其上為二段。綜合該段地層總厚279 m，含煤19 層，為本井田主要含煤段。該段內巖層分層厚度較大，比較穩(wěn)定。巖層層次較少，煤層分布均勻，間距較大。可采煤層共2 層（37#、39#），局部可采煤層有2 層（38#、42#），集中分布在中部。主要以海相動物化石為主，局部有植物化石富集。

第二段：底以II 標頂面為界，頂至Ⅲ標底界。二段俗稱無煤段或海相動物泥巖段。由下向上以泥巖、細粉沙巖、粗粉沙巖、細砂巖連續(xù)序列變化，不含煤，總厚127 m。井田內巖性及厚度均較穩(wěn)定，主要含海相動物化石，上部則有植物碎屑、碎片。

第三段：該段地層分三個亞段，為碎屑巖沉積，主要以細粉砂巖、粗粉砂巖、細砂巖為主。綜合三段地層總厚486 m，含煤67 層，其中可采和局部可采煤層分別為6#、20#、23#、28#、29#煤層，局部可采煤層有5#、13#、15#、16#。含動、植物化石很豐富，但分布極不均勻。

2.2 煤層

龍?zhí)睹旱V的含煤地層為下二疊統(tǒng)的童子巖組的一段地層和三段地層，一段含煤19 層，總厚7.87 m，其中可采煤層為37#、39#，煤層局部可采煤層為38#、42#。三段含煤67 層，總厚18.9 m，其中可采煤層為6#、20#、23#、28#、29#煤層，局部可采煤層為5#、13#、15#、16#煤層。主要煤層主要特征如表2。

表2 主采煤層主要特征表

2.3 煤質

井田內各可采煤層的煤質特征比較穩(wěn)定，在水平或垂向上均無明顯的變化，都屬低灰低硫、高發(fā)熱量、中低變質程度的優(yōu)質無煙煤，可作為火力發(fā)電、氣化用煤的原料，也是較好的民用煤。

龍永煤田各煤層因受東南沿海燕山期大規(guī)模巖漿巖侵入的影響，煤變質程度較高。童子巖組一段煤層的原煤灰分產(chǎn)率平均為16%，原煤揮發(fā)份平均為4%，原煤全硫含量l% 左右，磷含量為0.017%，發(fā)熱量平均為27 MJ／kg，屬低硫、低磷、中上發(fā)熱量的中高變質程度的無煙煤。

3 構造控煤作用

構造變動引起的煤厚變化屬于后生變化，褶皺和斷層構造是引起煤厚變化的主要影響因素。由于煤層本身比較松軟，在構造應力作用下容易發(fā)生塑性流變，產(chǎn)生煤層局部加厚、變薄、尖滅或煤層和頂?shù)装寤ハ啻┎宓痊F(xiàn)象。本井田的構造以斷裂構造為主，井田內的煤厚變化主要受斷裂構造的影響。由于井田內的斷裂構造大部分為張性或張扭性正斷層，所以在正斷層的引張拖曳作用下，出現(xiàn)煤層變薄帶的現(xiàn)象。

3.1 褶皺引起的煤厚變化

背向斜軸部由于在形成過程中壓力小，是煤層集中的地方，因而煤層厚度較大，在兩翼煤層厚度較小，煤層結構遭受破壞，塊煤率低，往往可見光滑的擠壓面和不規(guī)則的褶曲［6］。一號背斜引起的煤厚變化主要為軸部增厚，兩翼變薄，有時可形成串珠狀或藕節(jié)狀煤層。二采區(qū)主要采37#、39#煤層，局部開采38#煤層，目前開采至+245 水平。由于一號背斜西翼，次級向背斜構造發(fā)育，受到F32斷層影響，造成37#、39#煤層200 m走向壓薄不可采，損失儲量3.6 萬t。褶皺構造引起煤厚的變化，如圖2 所示。

圖2 在側壓力作用下煤炭物質向軸部集中、向兩翼變薄

3.2 斷層構造引起煤厚的變化

斷層直接破壞了煤層的連續(xù)性，增加了井下開采的難度。一般壓性斷層常使煤層局部增厚，張性斷層常使煤層變薄，井下所揭露的斷層大部分是張性斷層，并且中小斷層較發(fā)育。37#、38#、39#煤層的厚度在不同采區(qū)均受斷層的影響而使厚度變薄，斷層附近成為不可采區(qū)域。

F0斷層為中井田的第二滑動面，其滑動剪切伊始于西北部，所以北部及西北部的一段主要可采煤層37#、39#煤層幾乎被切割得支離破碎。而在北偏西38 線，童子巖組地層全部切割，出現(xiàn)無煤帶往深部至東南，斷層產(chǎn)狀變陡，對可采煤層破壞不大，可采煤層受破壞的為F0斷層上盤的次級滑面F1、F6等斷層造成的。

二采區(qū)-195 水平西受走向斷層F7影響，煤層擠壓，厚度變薄，頂?shù)装鍑鷰r非常破碎，致使煤層無法開采，損失儲量約1.6 萬t，如圖3。

圖3 正斷層附近煤層變薄素描圖

34 線以西至34 線半，煤層走向形態(tài)為一寬緩的向背斜，傾伏角為15°。受走向斷層F7影響，伴生小斷層發(fā)育，巖層破碎，煤層斷失，找煤困難，構造損失儲量0.8 萬t。這些是由于一號背斜的影響，在形成背斜的同時伴生著斷層和次一級褶皺。

4 結論

（1）該井田構造復雜，以斷裂構造為主，主要斷層有F0、F4、F6和F9。井田構造格局的形成是多成因、多期次的，是旋扭和隆起應力場及隆起所造成的重心偏移而發(fā)生的側向伸展運動，生成重力滑動而成的。

（2）影響該井田煤層厚度變化的主要因素是褶皺和斷裂構造，其中褶皺主要為縱彎褶皺，造成權核部煤層變厚而翼部變薄；而斷裂構造主要為正斷層，由于拉張應力的作用使得煤層在斷層附近厚度變薄。